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202 CAPÍTULO 11 de um sólido amorfo. No entanto, no caso de formação de um sólido amorfo ocorre uma mudança de inclinação na curva de volume específico versus temperatura. Em outras palavras, a curva não apresenta descontinuidade mas a taxa de variação do volume específico com a temperatura não é uniforme. A temperatura em que ocorre a mudança de inclinação é denominada temperatura de transição vítrea (T g ou T V ). Em termos estruturais, pode-se afirmar que acima da temperatura de transição vítrea ocorrem rearranjos das moléculas enquanto abaixo dela isto não é mais possível e a contração remanescente é causada pela redução das vibrações térmicas com a diminuição da temperatura. Na figura 11.1 (b) é apresentada a variação do coeficiente de expansão com a temperatura. Observa-se neste caso a ocorrência de uma variação brusca no coeficiente de expansão térmica do sólido amorfo na temperatura de transição vítrea. O mesmo tipo de comportamento é observado na curva de variação do calor específico em função da temperatura; figura 11.1 (c). A temperatura de transição vítrea não é uma grandeza termodinâmica, como as temperaturas de fusão e de ebulição. Quanto mais lento for o resfriamento mais baixa será a temperatura de transição vítrea. Em outras palavras, a temperatura de transição vítrea é uma característica importante de um sólido amorfo ou de uma fase amorfa dentro de um material parcialmente cristalino, mas não é uma constante e varia numa faixa. A solidificação ultra-rápida a partir do líquido é talvez a maneira mais utilizada para obter sólidos amorfos. Um aparato muito utilizado é mostrado esquematicamente na figura 11.2. Um material metálico é fundido por indução dentro de um tubo de quartzo ou de alumina. O tubo tem um furo na sua extremidade inferior. O metal líquido é pressionado através do furo por um gás inerte (normalmente, argônio). Um filete de metal incide sobre uma roda polida de cobre refrigerada e em movimento. O filete de metal líquido solidifica-se ultra-rapidamente formando uma fita com algumas dezenas de micrometros de espessura. A roda de cobre pode estar encerrada em uma câmara contendo gás inerte (normalmente, hélio). Este aparato é muito conhecido pela sua designação em inglês (“melt-spinning”) e com ele pode se obter velocidades de resfriamento na faixa de 10 5 a10 7 K/s . Este método é muito utilizado para obtenção de materiais metálicos amorfos. Existem outras maneiras de evitar a cristalização e obter sólidos amorfos. Uma delas é partir da fase vapor ao invés do líquido. O vapor, por sua vez, pode ser obtido pelo aquecimento de um sólido cristalino ou de um líquido ou até bombardeando a superfície de um sólido com íons (“cathode sputtering”). O vapor é então resfriado ultra-rapidamente pelo contato com uma superfície fria. A temperatura baixa reduz a mobilidade atômica e difi-
SÓLIDOS AMORFOS 203 Figura 11.1 — Variação de propriedades da glicose com a temperatura tanto no caso de ocorrência de cristalização como no caso de formação de fase amorfa: (a) volume específico; (b) coeficiente de expansão térmica; (c) calor específico (segundo A. Guinier).
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